DE3688441T2 - Separator for gas bubbles from liquids. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abscheider für Gasblasen aus Flüssigkeiten und insbesondere einen solchen Abscheider zur Verwendung als Venenreservoirbeutel.The invention relates to a separator for gas bubbles from liquids and in particular to such a separator for use as a venous reservoir bag.
Ein Venenreservoirbeutel wird gewöhnlich in einer kardiopulmonalen Bypass-Schleife verwendet. Ein Reservoirbeutel erfüllt eine Speicherfunktion, insofern als er Änderungen des Blutvolumens berücksichtigt, wenn eine kardiopulmonale Umgehung mit einem Membranoxygenator durchgeführt wird. Außerdem scheidet der Reservoirbeutel Blasen aus dem Venenblut oder der Vorbereitungslösung ab, die in der Bypass- Schleife zirkuliert, und führt das Gas in die Atmosphäre ab. Gasblasen können in die kardiopulmonale Schleife als Folge davon eintreten, daß sich vor dem Vorbereiten Luft oder andere Gase in den Leitungen befindet oder in dem Venenblut an der Operationsstelle eingeschlossen ist.A venous reservoir bag is commonly used in a cardiopulmonary bypass loop. A reservoir bag serves a storage function in that it accommodates changes in blood volume when cardiopulmonary bypass is performed with a membrane oxygenator. In addition, the reservoir bag separates bubbles from the venous blood or priming solution circulating in the bypass loop and vents the gas to the atmosphere. Gas bubbles can enter the cardiopulmonary loop as a result of air or other gases being present in the lines prior to priming or being trapped in the venous blood at the surgical site.
Ein bekannter Reservoirbeutel hat einen Bluteinlaß und einen Blutauslaß entlang dem unteren Beutelrand und eine Lüftungsöffnung am Oberende des Beutels. Wenn Luft von dem Einlaß zu dem Auslaß durch den Beutel strömt, steigen Luftblasen auf und werden durch die Lüftungsöffnung abgeführt. Leider entfernen bekannte Beutel dieses Typs nicht die gesamten Gasblasen aus dem Blut; insbesondere wenn Blutdurchflußraten hoch sind, sind die Gasblasen relativ klein und es befindet sich ein geringes Flüssigkeitsvolumen in dem Beutel. Obwohl der Oxygenator einige der Gasblasen entfernt, erfolgt die hauptsächliche Gasentfernung in dem Venenreservoirbeutel. Es ist wichtig, daß das gesamte Gas entfernt wird, da Gasemboli in dem kardiovaskulären System des Patienten tödlich sein können.A known reservoir bag has a blood inlet and a blood outlet along the bottom of the bag and a vent at the top of the bag. As air passes through the bag from the inlet to the outlet, air bubbles rise and are expelled through the vent. Unfortunately, known bags of this type do not remove all of the gas bubbles from the blood; particularly when blood flow rates are high, the gas bubbles are relatively small and there is a small volume of fluid in the bag. Although the oxygenator removes some of the gas bubbles, the majority of gas removal occurs in the venous reservoir bag. It is important that all of the gas is removed, as gas emboli in the patient's cardiovascular system can be fatal.
Siposs, US-A-4 344 777, zeigt eine Blasenfalle für arterielles Blut, bei der ein Filterelement verwendet wird, um die Abscheidung der Gasblasen aus dem Blut zu unterstützen. Obwohl ein poröses Filterelement bei dieser Abscheidefunktion recht wirksam sein kann, besteht die Gefahr, daß sich das Filterelement zusetzt; in einem solchen Fall würde der Blutdurchfluß zu dem Patienten aufhören. Bei einem Versuch, das Problem des Zusetzens zu lösen, stellt der Patentinhaber einen Bypassauslaß zur Verwendung in den Fällen bereit, in denen sich das Filterelement zusetzt, der Systemdurchfluß jedoch weiter erfolgen muß. Der Bypassauslaß ist durch einen flexiblen Schlauch mit dem regulären Auslaßschlauch verbunden, und eine Klemme verschließt normalerweise den Bypassauslaß. Dies erfordert, daß die Bedienungsperson sofort das Zusetzen des Filterelements bemerkt und die Klemme manuell öffnet, um Blutdurchfluß zurück zu dem Patienten zu verhindern.Siposs, US-A-4 344 777, shows a bubble trap for arterial blood which uses a filter element to assist in the separation of gas bubbles from the blood. Although a porous filter element can be quite effective in this separation function, there is a risk that the filter element will become clogged; in such a case, blood flow to the patient would cease. In an attempt to solve the problem of clogging, the patentee provides a bypass outlet for use in cases where the filter element becomes clogged but system flow must continue. The bypass outlet is connected to the regular outlet hose by a flexible hose and a clamp normally closes the bypass outlet. This requires the operator to immediately notice the clogging of the filter element and to manually open the clamp to prevent blood flow back to the patient.
Es ist ferner bekannt, ein elastisches, druckempfindliches Ventil zwischen einem Einlaß und einem Auslaß eines Filters vorzusehen, so daß unerwünschter Druck, der sich an dem Einlaß aufbaut, dazu führt, daß mindestens ein Teil der zu filtrierenden Flüssigkeit aus dem Einlaß unmittelbar zu dem Auslaß strömt. Dieser bei Shaldon et al., US-A-4 498 990, gezeigte Filter entfernt nicht Gasemboli aus dem Blut.It is also known to provide a resilient, pressure-sensitive valve between an inlet and an outlet of a filter so that undesirable pressure building up at the inlet causes at least a portion of the liquid to be filtered to flow from the inlet directly to the outlet. This filter shown in Shaldon et al., US-A-4,498,990, does not remove gas emboli from the blood.
Gemäß der Erfindung weist ein Abscheider für Gasblasen aus Flüssigkeiten auf: einen Behälter mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Durchflußkanal, der zwischen dem Einlaß und dem Auslaß verläuft; ein Filterelement in dem Behälter zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, wobei das Filterelement den Durchtritt der Flüssigkeit zuläßt und den Durchtritt der Gasblasen unterbindet; eine Lüftungseinrichtung, die aus dem Inneren des Behälters zu der Außenseite des Behälters führt, um die Gasblasen aus dem Behälter abzuführen; und einen Bypasskanal, der zuläßt, daß Flüssigkeit das Filterelement umgeht, wenn das Filterelement blockiert wird, wobei das Filterelement nur teilweise über den Durchflußkanal verläuft und der Bypasskanal von einem Teil des Durchflußkanals um das Filterelement herum gebildet ist, wobei der Einlaß angeordnet ist, um ankommende Strömung zu dem Filterelement zu leiten.According to the invention, a separator for gas bubbles from liquids comprises: a container having an inlet, an outlet and a flow channel extending between the inlet and the outlet; a filter element in the container between the inlet and the outlet, the filter element allowing the passage of the liquid and preventing the passage of the gas bubbles; a venting device leading from the inside of the container to the outside of the container to discharge the gas bubbles from the container; and a bypass channel allowing liquid to bypass the filter element when the filter element becomes blocked, the Filter element extends only partially over the flow channel and the bypass channel is formed by a portion of the flow channel around the filter element, wherein the inlet is arranged to direct incoming flow to the filter element.
Die Erfindung löst die in Verbindung mit dem Stand der Technik diskutierten Probleme und bietet eine Reihe weiterer wesentlicher Vorteile. Bei der Erfindung wird ein Filterelement verwendet, um das Abscheiden der Gasblasen aus Flüssigkeiten zu unterstützen, und ein Bypasskanal ist um das Filterelement herum vorgesehen, um die Flüssigkeit um das Filterelement herumzuleiten, wenn das letztere sich zumindest teilweise zugesetzt hat. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist jedoch der Bypasskanal normalerweise durch das Vorhandensein von Fluid in dem Bypasskanal für Vorwärtsdurchfluß geschlossen. Wenn sich das Filterelement bis zu einem vorbestimmten Grad zusetzt, so daß der Durchfluß durch das Filterelement verringert ist, kann Vorwärtsdurchfluß durch den Bypasskanal und um das Filterelement herum auftreten. Die Erfindung setzt also das Fluid selbst ein, um das wirksame Öffnen und Schließen des Bypasskanals automatisch zu steuern.The invention solves the problems discussed in connection with the prior art and offers a number of other significant advantages. In the invention, a filter element is used to assist in separating the gas bubbles from liquids, and a bypass channel is provided around the filter element to bypass the liquid around the filter element when the latter has become at least partially clogged. However, in contrast to the prior art, the bypass channel is normally closed to forward flow by the presence of fluid in the bypass channel. When the filter element becomes clogged to a predetermined degree so that the flow through the filter element is reduced, forward flow can occur through the bypass channel and around the filter element. The invention thus uses the fluid itself to automatically control the effective opening and closing of the bypass channel.
Bevorzugt wird der Fluiddurchfluß durch den Bypasskanal gesteuert, indem ein Teil des filtrierten Fluids, das durch das Filterelement geht, durch den Bypasskanal zu der Aufstromseite des Filterelements im Kreislauf rückgeführt wird, und zwar zumindest wenn das Filterelement sauber ist. Die Kreislaufrückführung dient als Ventileinrichtung, um den Bypasskanal zu öffnen und zu schließen.Preferably, the fluid flow through the bypass channel is controlled by recirculating a portion of the filtered fluid passing through the filter element through the bypass channel to the upstream side of the filter element, at least when the filter element is clean. The recirculation serves as a valve means to open and close the bypass channel.
Dies führt zu wesentlichen Vorteilen. Beispielsweise ist kein mechanisches Bypassventil erforderlich und infolgedessen sind keine mechanischen Ventilkomponenten vorhanden, die steckenbleiben, undicht werden oder anderweitig nicht ordnungsgemäß funktionieren könnten. Dadurch wird die Zuverlässigkeit erhöht, die Montage erleichtert, und die Kosten werden gesenkt. Außerdem schafft die Kreislaufrückführung des filtrierten Fluids eine Zweitstufen-Filtration für das rückgeführte Fluid, um das Nichtvorhandensein irgendwelcher Gasblasen in der aus dem Behälter abgeführten Flüssigkeit noch besser sicherzustellen.This leads to significant benefits. For example, no mechanical bypass valve is required and, as a result, there are no mechanical valve components that could get stuck, leak or otherwise malfunction. This increases the reliability increases efficiency, facilitates assembly, and reduces costs. In addition, the recirculation of the filtered fluid creates a second stage filtration for the recirculated fluid to further ensure the absence of any gas bubbles in the liquid discharged from the vessel.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist, daß keine getrennten Drucksensoren erforderlich sind, um zu erfassen, wann das Filterelement zugesetzt ist. In dieser Hinsicht spricht die Kreislaufrückführung des filtrierten Fluids automatisch auf einen vorbestimmten Druckabfall über das Filterelement an, um zumindest einen gewissen Vorwärtsdurchfluß von unfiltrierter Flüssigkeit durch den Bypasskanal zuzulassen. Eine prozentuale Abnahme der freien Oberfläche durch das Filterelement öffnet also automatisch den Bypasskanal für Vorwärtsdurchfluß.Another important advantage of the invention is that no separate pressure sensors are required to detect when the filter element is clogged. In this regard, the recirculation of the filtered fluid automatically responds to a predetermined pressure drop across the filter element to allow at least some forward flow of unfiltered fluid through the bypass channel. Thus, a percentage decrease in the free surface area through the filter element automatically opens the bypass channel for forward flow.
Kreislaufrückführung von filtriertem Fluid durch den Bypasskanal kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Beispielsweise kann in der Flüssigkeit an der Aufstromseite des Filterelements eine wirbelartige Strömung oder Wirbelströmung vorgesehen sein. Die Wirbelströmung kann auf jede geeignete Weise induziert werden, indem beispielsweise der ankommende Fluidstrom entlang der Oberfläche des Filterelements und nicht unmittelbar gegen das Filterelement unter einem Winkel von 90º geleitet wird.Recirculation of filtered fluid through the bypass channel can be achieved in different ways. For example, a vortex-like flow or swirl flow can be provided in the liquid on the upstream side of the filter element. The vortex flow can be induced in any suitable way, for example by directing the incoming fluid flow along the surface of the filter element and not directly against the filter element at an angle of 90º.
Kreislaufrückführung kann ferner erhalten oder unterstützt werden, indem ankommendes Fluid in eine Richtung geleitet wird, die im allgemeinen über den Bypasskanal in den Durchflußkanal an der Aufstromseite der Filtermittel verläuft. Dies führt dazu, daß ein niedrigerer Druck an dem auf stromseitigen Ende des Bypasskanals induziert wird, um dazu beizutragen, filtrierte Flüssigkeit in Gegenrichtung durch den Bypasskanal anzusaugen. Wenn sich der Filter bis zu einem vorbestimmten Grad zusetzt, tritt aufgrund des höheren Durchflußwiderstands durch das Filterelement zwangsläufig ein Vorwärtsdurchfluß von unfiltriertem Fluid durch den Bypasskanal auf.Circulation recirculation may be further maintained or assisted by directing incoming fluid in a direction generally across the bypass channel into the flow channel upstream of the filter means. This results in a lower pressure being induced at the upstream end of the bypass channel to assist in drawing filtered fluid in the opposite direction through the bypass channel. When the filter becomes clogged to a predetermined degree, a higher pressure will occur due to the higher Due to the flow resistance through the filter element, a forward flow of unfiltered fluid through the bypass channel inevitably occurs.
Die Erfindung ist insbesondere geeignet, Gasblasen aus Flüssigkeit in einem medizinischen Fluid wie etwa Blut oder einer Vorbereitungslösung abzuscheiden. Die Erfindung ist jedoch in einem weiteren Sinn geeignet, ganz allgemein das Abscheiden von Gasblasen aus Flüssigkeiten in Fluiden durchzuführen.The invention is particularly suitable for separating gas bubbles from liquids in a medical fluid such as blood or a preparation solution. However, the invention is also suitable in a broader sense for generally separating gas bubbles from liquids in fluids.
Um ein Abscheiden der Gasblasen aus der Flüssigkeit an der Abstromseite des Filterelements bei zugesetztem Filterelement zu ermöglichen, ist bevorzugt eine zweite Lüftungseinrichtung vorgesehen, die von der Abstromseite des Filterelements zu der Außenseite des Behälters führt. Dies ermöglicht auch ein Zweitstufen-Ablassen aller Gasblasen, die an der Abstromseite des Filterelements vorhanden sein können, wenn das Filterelement nicht zugesetzt ist.In order to enable separation of the gas bubbles from the liquid on the downstream side of the filter element when the filter element is clogged, a second venting device is preferably provided which leads from the downstream side of the filter element to the outside of the container. This also enables a second-stage venting of all gas bubbles which may be present on the downstream side of the filter element when the filter element is not clogged.
Das Filterelement kann zwar verschiedene Formen haben; bei einer bevorzugten Konstruktion weist es jedoch ein im allgemeinen rohrförmiges Filterelement mit einer Öffnung an einem Ende auf, die dem Bypasskanal und dem Einlaß zugewandt ist, und die aufstromseitige Lüftungseinrichtung erstreckt sich in das rohrförmige Filterelement. Obwohl das Filterelement verschiedenen Typen angehören und aus verschiedenen Materialien bestehen kann, kann es vorteilhafterweise in Form eines porösen Filtersiebs sein. Um die Bildung der wirbelartigen Strömung zu unterstützen, ist ein Bereich des Endes des rohrförmigen Filterelements, der die Öffnung enthält, geschlossen.While the filter element may take various forms, in a preferred construction it comprises a generally tubular filter element having an opening at one end facing the bypass channel and the inlet, and the upstream vent means extends into the tubular filter element. Although the filter element may be of various types and made of various materials, it may advantageously be in the form of a porous filter screen. To assist in the formation of the vortex-like flow, a portion of the end of the tubular filter element containing the opening is closed.
Der Behälter kann hart oder flexibel sein und praktisch jede Konfiguration einschließlich der eines Beutels, einer rohrförmigen Leitung usw. haben. Das rohrförmige Filterelement kann mit dem Behälter entlang den entgegengesetzten Seiten der Öffnung in dem rohrförmigen Filterelement verbunden sein. Bei dieser Anordnung dehnt sich, wenn der Behälter flexibel ist, der Beutel während des Befüllens aus, und die Öffnung des rohrförmigen Filterelements wird aufgezogen, um sicherzustellen, daß keine Flüssigkeit entweichen kann, ohne durch das Filterelement zu gehen, solange das Filterelement nicht zugesetzt ist.The container can be rigid or flexible and can have virtually any configuration including a bag, tubular conduit, etc. The tubular filter element can be connected to the container along opposite sides the opening in the tubular filter element. In this arrangement, if the container is flexible, the bag expands during filling and the opening of the tubular filter element is pulled open to ensure that no liquid can escape without passing through the filter element unless the filter element is clogged.
Vorwärtsdurchfluß aus dem Bypasskanal wird bevorzugt zu der abstromseitigen Lüftungseinrichtung gerichtet, um allen Gasblasen ausreichend Gelegenheit zu geben abgelassen zu werden. In dieser Hinsicht können der Bluteinlaß und der Blutauslaß vorteilhafterweise entlang der unteren Seite des Durchflußkanals liegen, und die Lüftungseinrichtungen verlaufen bevorzugt von der oberen Seite des Durchflußkanals.Forward flow from the bypass channel is preferably directed to the downstream vent means to give any gas bubbles sufficient opportunity to be vented. In this regard, the blood inlet and the blood outlet may advantageously be located along the lower side of the flow channel and the vent means preferably extend from the upper side of the flow channel.
Die Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Die Zeichnungen zeigen in:The invention, as well as further features and advantages of the invention, are best understood by reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. The drawings show in:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Venenreservoirbeutels, der gemäß den Lehren der Erfindung ausgebildet ist;Figure 1 is an isometric view of a venous reservoir bag constructed in accordance with the teachings of the invention;
Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer Form von Filterelement;Fig. 2 is an isometric view of one form of filter element;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Venenreservoirbeutels, wobei die Vorderschicht des Beutels entfernt ist;Fig. 3 is a front view of a venous reservoir bag with the front layer of the bag removed;
Fig. 4 eine Schnittansicht im allgemeinen entlang der Linie 4-4 von Fig. 3;Fig. 4 is a sectional view taken generally along line 4-4 of Fig. 3;
Fig. 5-7 Schnittansichten im allgemeinen entlang den Linien 5-5, 6-6 bzw. 7-7 von Fig. 1.Fig. 5-7 are sectional views taken generally along lines 5-5, 6-6, and 7-7 of Fig. 1, respectively.
Fig. 1 zeigt einen Flüssigkeits-Gasabscheider in Form eines Venenreservoirbeutels 10, der einen Behälter 11, einen Einlaßschlauch 13, einen Auslaßschlauch 15, einen aufstromseitigen Lüftungsschlauch 17, einen abstromseitigen Lüftungsschlauch 19 und ein Filterelement 21 aufweist. Obwohl der Behälter 11 hart sein kann, ist er bei dieser Ausführungsform in Form eines flexiblen transparenten Beutels, und er weist zwei Schichten 23 und 25 (Fig. 5) von einem geeigneten biokompatiblen Kunststoff auf, die entlang ihren Umfangsrändern miteinander thermoverschweißt sind. Um das Aufhängen des Behälters 11 an einer geeigneten Halterung wie etwa einem IV-Ständer zu erleichtern, werden reißfeste Streifen 27 und 29 (Fig. 1, 3 und 4) in langen Schlitzen festgehalten, die zwischen den Schichten 23 und 25 durch Thermoschweißverbindungen 31 (Fig. 3) zwischen diesen Schichten gebildet sind. Die Schichten 23 und 25 und die Streifen 27 und 29 haben Öffnungen 33, an denen der Behälter aufgehängt werden kann.Fig. 1 shows a liquid-gas separator in the form of a venous reservoir bag 10 comprising a container 11, an inlet tube 13, an outlet tube 15, an upstream vent tube 17, a downstream vent tube 19 and a filter element 21. Although the container 11 may be rigid, in this embodiment it is in the form of a flexible transparent bag and comprises two layers 23 and 25 (Fig. 5) of a suitable biocompatible plastic which are thermowelded together along their peripheral edges. To facilitate hanging the container 11 from a suitable support such as an IV stand, tear-resistant strips 27 and 29 (Figs. 1, 3 and 4) are held in place in long slots formed between layers 23 and 25 by thermowelded joints 31 (Fig. 3) between these layers. Layers 23 and 25 and strips 27 and 29 have openings 33 by which the container can be hung.
Wie am besten in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Schichten 23 und 25 durch eine doppelte Thermoschweißverbindung 35 und 37 entlang ihren entgegengesetzten Seitenrändern sowie durch eine relativ breite Thermoschweißverbindung 39 entlang ihren unteren Rändern miteinander thermoverschweißt. Die Thermoschweißverbindung 39 ist an ihren entgegengesetzten Enden an den unteren Ecken des Behälters 11 durch den Einlaßschlauch 13 und den Auslaßschlauch 15 unterbrochen, die einen Einlaß 41 bzw. einen Auslaß 43 für den Venenreservoirbeutel 10 definieren. Die Thermoschweißverbindung 39 ist zwischen ihren Enden verdickt, um einen Wulst 45 (Fig. 3) für einen nachstehend beschriebenen Zweck zu bilden. Der Behälter 11 hat einen Durchflußkanal 47, der zwischen dem Einlaß 41 und dem Auslaß 43 verläuft. Die Lüftungsschläuche 17 und 19 erstrecken sich von dem Durchflußkanal 47 durch die Thermoschweißverbindungen 31 entlang dem oberen Rand des Behälters 11 und definieren aufstromseitige bzw. abstromseitige Lüftungseinrichtungen 49 bzw. 51. Der Einlaßschlauch 13, der Auslaßschlauch 15 und die Lüftungsschläuche 17 und 19 können auf jede geeignete Weise wie etwa durch einen Klebstoff an dem Behälter 11 angebracht sein.As best shown in Fig. 3, layers 23 and 25 are thermowelded together by a double thermoweld 35 and 37 along their opposite side edges and by a relatively wide thermoweld 39 along their lower edges. Thermoweld 39 is interrupted at its opposite ends at the lower corners of container 11 by inlet tube 13 and outlet tube 15 which define an inlet 41 and an outlet 43 for venous reservoir bag 10, respectively. Thermoweld 39 is thickened between its ends to form a bead 45 (Fig. 3) for a purpose described below. Container 11 has a flow channel 47 extending between inlet 41 and outlet 43. The ventilation hoses 17 and 19 extend from the flow channel 47 through the thermoweld connections 31 along the upper edge of the container 11 and define upstream and downstream ventilation devices 49 and 51, respectively. The inlet hose 13, the Outlet hose 15 and vent hoses 17 and 19 may be attached to container 11 in any suitable manner, such as by adhesive.
Obwohl mehrere verschiedene Arten von Filterelementen 21 verwendet werden können, ist bei der gezeigten Ausführungsform das Filterelement in Form eines porösen Filtersiebs mit einer Porengröße zwischen 50 und 300 um. Das Filtersieb kann beispielsweise aus Nylon- oder Polyestermaterial in Leinwandbindung oder Köperbindung mit 50% freier Oberfläche oder einem Tiefenfiltermaterial gebildet sein. Einzel- oder Vielfachschichten des Filtersiebs können verwendet werden. Das Filtersieb ist bevorzugt mit einer mit Blut kompatiblen Beschichtung wie etwa Heparin beschichtet. Das Filtersieb scheidet Gasblasen wie etwa Luftblasen, jedoch nicht die gelösten Blutgase aus dem Blut ab.Although several different types of filter elements 21 may be used, in the embodiment shown, the filter element is in the form of a porous filter screen having a pore size between 50 and 300 µm. The filter screen may be formed, for example, from a nylon or polyester plain weave or twill weave material with 50% free surface area or a depth filter material. Single or multiple layers of the filter screen may be used. The filter screen is preferably coated with a blood compatible coating such as heparin. The filter screen separates gas bubbles such as air bubbles from the blood, but not the dissolved blood gases.
Obwohl das Filterelement 21 in mehreren verschiedenen geometrischen Konfigurationen angeordnet sein kann, ist es bevorzugt rohrförmig, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Filterelement 21 hat eine Öffnung 53 an seinem unteren Ende. Um die rohrförmige Konfiguration zu bilden, wird das Filtersiebmaterial entlang einem Seitenrand 55 (Fig. 2) gefaltet und dann entlang der Gesamtlänge seines oberen Rands 57 und des entgegengesetzten Seitenrands 59 thermoverschweißt. Ein Bereich des unteren Rands des Filterelements angrenzend an den Rand 55 ist durch eine Thermoschweißverbindung 61 verschlossen. Die Öffnung 53 erstreckt sich von dem Rand 59 zu der Thermoschweißverbindung 61 und ist bei dieser Ausführungsform länger als die Thermoschweißverbindung 61.Although the filter element 21 can be arranged in several different geometric configurations, it is preferably tubular, as shown in Fig. 2. The filter element 21 has an opening 53 at its lower end. To form the tubular configuration, the filter screen material is folded along a side edge 55 (Fig. 2) and then heat-sealed along the entire length of its upper edge 57 and the opposite side edge 59. A region of the lower edge of the filter element adjacent the edge 55 is closed by a heat-sealed joint 61. The opening 53 extends from the edge 59 to the heat-sealed joint 61 and, in this embodiment, is longer than the heat-sealed joint 61.
Obwohl das Filterelement 21 in dem Durchflußkanal 47 auf mehrere verschiedene Arten angebracht sein kann, ist es bei der gezeigten Ausführungsform mit dem Behälter 11 durch eine Thermoschweißverbindung 63 (Fig. 1), die entlang dem oberen Rand des Filterelements verläuft, und eine Thermoschweißverbindung 65 thermoverschweißt, die entlang dem linken Rand des Filterelements verläuft, in Fig. 1 gesehen. Thermoschweißverbindungen 67 und 69 (Fig. 1 und 5), die sich von dem Rand 59 des Filterelements entlang einer Hauptlänge der Öffnung 53 erstrecken, verbinden die entgegengesetzten Seiten der Öffnung 53 des Filterelements mit den Schichten 23 und 25. Da das Filterelement 21 mit dem Behälter 11 entlang den Thermoschweißverbindungen 67 und 69 thermoverschweißt ist, vergrößert ein Aufblähen des Behälters mit einem Fluid die Öffnung 53, wie in Fig. 5 gezeigt ist.Although the filter element 21 can be mounted in the flow channel 47 in a number of different ways, in the embodiment shown it is thermowelded to the container 11 by a thermoweld connection 63 (Fig. 1) running along the upper edge of the filter element and a thermoweld connection 65 running along the left edge of the filter element, as seen in Fig. 1. Thermowelds 67 and 69 (Figs. 1 and 5) extending from the edge 59 of the filter element along a major length of the opening 53 connect the opposite sides of the opening 53 of the filter element to the layers 23 and 25. Since the filter element 21 is thermowelded to the container 11 along the thermowelds 67 and 69, inflation of the container with a fluid enlarges the opening 53, as shown in Fig. 5.
Wenn das Filterelement 21 auf diese Weise in dem Durchflußkanal 47 angebracht ist, erstreckt sich das Filterelement von dem Oberende des Durchflußkanals nur teilweise über den Durchflußkanal, um einen Bypasskanal 71 (Fig. 1, 3, 6 und 7) zu definieren, der das Filterelement insofern umgeht, als er sich von der Aufstromseite des Filterelements zu dessen Abstromseite erstreckt. Der Bypasskanal 71 ist durch den Wulst 45 nach oben im allgemeinen zu der Lüftungseinrichtung 51 gerichtet, so daß ein Strom, der aus dem Bypasskanal an der Abstromseite des Filterelements 21 austritt, im allgemeinen zu der abstromseitigen Lüftungseinrichtung geleitet wird. Die Öffnung 53 ist dem Bypasskanal 71 und dem Einlaß 41 zugewandt. Die aufstromseitige Lüftungseinrichtung 49 erstreckt sich in das rohrförmige Filterelement 21, und die abstromseitige Lüftungseinrichtung 51 befindet sich an der Abstromseite des Filterelements.When the filter element 21 is thus mounted in the flow channel 47, the filter element extends from the top of the flow channel only partially across the flow channel to define a bypass channel 71 (Figs. 1, 3, 6 and 7) which bypasses the filter element in that it extends from the upstream side of the filter element to the downstream side thereof. The bypass channel 71 is directed upwardly through the bead 45 generally toward the vent 51 so that flow exiting the bypass channel on the downstream side of the filter element 21 is directed generally toward the downstream vent. The opening 53 faces the bypass channel 71 and the inlet 41. The upstream vent 49 extends into the tubular filter element 21, and the downstream vent 51 is located on the downstream side of the filter element.
Im Gebrauch ist der Reservoirbeutel 10 geeignet, bei einer kardiopulmonalen Bypassoperation in einen extrakorporalen Kreislauf eingeschaltet zu werden. Wenn er mit diesem Kreislauf gekoppelt ist, empfängt der Venenreservoirbeutel 10 Blut von dem Patienten durch den Einlaßschlauch 13. Der Einlaßschlauch 13 leitet das ankommende Blut durch den Einlaß 41 in eine Richtung, die im allgemeinen über den Bypasskanal 71 verläuft, und in den Durchflußkanal 47 an der Aufstromseite des Filterelements 21. Insbesondere wird der Blutstrom durch die Öffnung 53 in das Innere des rohrförmigen Filterelements 21 geleitet. Dies trägt dazu bei, einen leichten Unterdruck in dem Bypasskanal 71 nahe dem Einlaß 41 zu erzeugen. Der Strom wird im allgemeinen derart nach oben geleitet, daß er im allgemeinen entlang der Innenfläche des Filterelements 21 fließt, und wird nicht quer durch das Filterelement geleitet. Während das Blutvolumen in dem Behälter 11 den Behälter aufweitet, öffnen die Thermoschweißverbindungen 67 und 69 die Öffnung 53 progressiv, um sicherzustellen, daß der ankommende Blutstrom in das rohrförmige Filterelement 21 eintritt.In use, the reservoir bag 10 is adapted to be connected to an extracorporeal circuit during cardiopulmonary bypass surgery. When coupled to this circuit, the venous reservoir bag 10 receives blood from the patient through the inlet tube 13. The inlet tube 13 directs the incoming blood through the inlet 41 in a direction generally across the bypass channel 71 and into the flow channel 47 on the upstream side of the filter element 21. In particular, the blood flow is directed through the opening 53 into the interior of the tubular filter element 21. This helps to create a slight negative pressure in the bypass channel 71 near the inlet 41. The flow is generally directed upwardly such that it flows generally along the inner surface of the filter element 21, and is not directed across the filter element. As the volume of blood in the container 11 expands the container, the thermowelds 67 and 69 progressively open the opening 53 to ensure that the incoming blood flow enters the tubular filter element 21.
Der Blutdurchfluß innerhalb des Behälters 11 findet im allgemeinen zu der aufstromseitigen Lüftungseinrichtung 49 statt, und alle Gasblasen in dem Blut tendieren dazu, zu der aufstromseitigen Lüftungseinrichtung auf zusteigen und in die Atmosphäre abgelassen zu werden. Das Filterelement 21 läßt den Durchtritt des Bluts zu und unterbindet den Durchtritt von Gasblasen, und dies trägt außerdem dazu bei, die Gasblasen aus dem Blut abzuscheiden und zuzulassen, daß das Gas durch die aufstromseitige Lüftungseinrichtung 49 aus dem Behälter 11 austritt.The flow of blood within the container 11 is generally to the upstream vent 49 and any gas bubbles in the blood tend to rise to the upstream vent and be vented to the atmosphere. The filter element 21 allows the passage of blood and prevents the passage of gas bubbles and this also helps to separate the gas bubbles from the blood and allow the gas to exit the container 11 through the upstream vent 49.
Das Blut, das durch das Filterelement 21 hindurchtritt und das als filtriertes Blut betrachtet werden kann, strömt zu dem Auslaß 43, und wenn Gasblasen vorhanden sind, tendieren diese dazu, zur Oberfläche auf zusteigen und durch die abstromseitige Lüftungseinrichtung 51 abgelassen zu werden, was in der Tat eine Zweitstufen-Lüftung bewirkt.The blood passing through the filter element 21, which can be considered as filtered blood, flows to the outlet 43 and if gas bubbles are present, these tend to rise to the surface and be discharged through the downstream vent 51, in effect providing second stage ventilation.
Ein Teil des Bluts in dem rohrförmigen Filterelement 21 tritt nicht unmittelbar durch das Filterelement hindurch, sondern wird nach unten entlang dem Rand 55 in dem rohrförmigen Filterelement zu der Thermoschweißverbindung 61 geleitet. Die Thermoschweißverbindung 61 leitet diesen Strom in Richtung zu dem ankommenden Strom an der Öffnung 53 zurück. Dies erzeugt eine wirbelartige Strömung oder Wirbelströmung in dem rohrförmigen Filterelement 21, die sich mit dem aus dem ankommenden Strom aus dem Einlaß 41 resultierenden Unterdruck in dem Bypasskanal 71 vereinigt, um einen geringen Prozentsatz des filtrierten Bluts von der Abstromseite des Filterelements 21 durch den Bypasskanal 71 anzusaugen. Bei nicht zugesetztem Filterelement 21 erfolgt der Durchfluß durch den Bypasskanal 71 also in der Gegenrichtung, d. h. von der Abstromseite des Filterelements 21 zu der Aufstromseite des Filterelements, wie durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigt ist. Dies dient als Ventil, um den Bypasskanal 71 gegenüber Vorwärtsdurchfluß, d. h. von der Aufstromseite des Filterelements 21 zu der Abstromseite des Filterelements 21, zu schließen, oder als Kreislaufrückführeinrichtung, um einen Teil des filtrierten Bluts im Kreislauf rückzuführen. Die Kreislaufrückführung eines Teils des filtrierten Bluts schließt nicht nur den Bypasskanal 71, sondern bewirkt auch, daß ein Gemisch von filtriertem und unfiltriertem Blut durch das Filterelement 21 hindurchtritt, um das Abscheiden sämtlicher Gasblasen aus dem zu dem Patienten zurückkehrenden Blut noch besser zu gewährleisten.A portion of the blood in the tubular filter element 21 does not pass directly through the filter element, but is directed downward along the edge 55 in the tubular filter element to the thermoweld junction 61. The thermoweld junction 61 directs this flow back toward the incoming flow at the opening 53. This creates a vortex-like flow or eddy flow in the tubular filter element 21, which combined with the negative pressure in the bypass channel 71 resulting from the incoming flow from the inlet 41 to draw a small percentage of the filtered blood from the downstream side of the filter element 21 through the bypass channel 71. When the filter element 21 is not clogged, the flow through the bypass channel 71 is thus in the opposite direction, ie from the downstream side of the filter element 21 to the upstream side of the filter element, as shown by the arrows in Fig. 1. This serves as a valve to close the bypass channel 71 to forward flow, ie from the upstream side of the filter element 21 to the downstream side of the filter element 21, or as a recirculation device to recirculate a portion of the filtered blood. The recirculation of a portion of the filtered blood not only closes the bypass channel 71, but also causes a mixture of filtered and unfiltered blood to pass through the filter element 21 to further ensure the separation of all gas bubbles from the blood returning to the patient.
Wenn das Filterelement 21 bis zu einem gewissen Grad zugesetzt ist, hört die Kreislaufrückführung von filtriertem Blut durch den Bypasskanal 71 auf, und zwar aufgrund der Tendenz des Bluts, den Weg des geringsten Widerstands zu nehmen, so daß ein gewisser Blutdurchfluß durch den Bypasskanal in Vorwärtsrichtung auftritt. Bei stärker zugesetztem Filterelement 21 strömt selbstverständlich das gesamte ankommende Blut von dem Einlaß 41 durch den Bypasskanal 71 in den Durchflußkanal 47 an der Abstromseite des Filterelements. Der Wulst 45 leitet den Strom, der aus dem Bypasskanal 71 austritt, im allgemeinen zu der abstromseitigen Lüftungseinrichtung 51, so daß sich Gasblasen aus dem Blut abscheiden und durch die abstromseitige Lüftungseinrichtung abgelassen werden können.When the filter element 21 is clogged to a certain degree, the recirculation of filtered blood through the bypass channel 71 ceases due to the tendency of blood to take the path of least resistance, so that some blood flow through the bypass channel occurs in a forward direction. Of course, when the filter element 21 is more clogged, all incoming blood flows from the inlet 41 through the bypass channel 71 into the flow channel 47 downstream of the filter element. The bead 45 generally directs the flow exiting the bypass channel 71 to the downstream vent 51 so that gas bubbles separate from the blood and can be vented through the downstream vent.
Der Bypasskanal 71 öffnet für Vorwärtsdurchfluß, wenn der Durchflußwiderstand durch das Filterelement eine bestimmte Größe erreicht. Obwohl dieser erhöhte Durchflußwiderstand normalerweise durch ein Zusetzen des Filters herbeigeführt wird, kann er unter gewissen Bedingungen durch ein hohes Volumen an Gasblasen in dem Behälter 11 entstehen, das die freie Oberfläche des Filters verringern würde, die für den Durchtritt von Flüssigkeit verfügbar ist.The bypass channel 71 opens for forward flow when the flow resistance through the filter element exceeds a certain size. Although this increased flow resistance is normally caused by clogging of the filter, under certain conditions it may be caused by a high volume of gas bubbles in the container 11 which would reduce the free surface of the filter available for the passage of liquid.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: EDWARDS LIFESCIENCES CORP., IRVINE, CALIF., US |
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| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: JOSTRA BENTLEY, INC., ANASCO, P.R., US |
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| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: MOEBUS UND KOLLEGEN, 72762 REUTLINGEN |
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